地質(zhì)素描結(jié)合cass繪圖軟件在水利樞紐工程中的應(yīng)用

洪進(jìn)

摘要：大型水利水電工程項(xiàng)目在施工開挖中對建基面的驗(yàn)收較為嚴(yán)格，關(guān)鍵部位的重要隱蔽工程，對地質(zhì)素描的要求較高，本文在分析項(xiàng)目的具體情況中，主要通過cass軟件處理地形后結(jié)合地勘工程師地質(zhì)素描的編錄完成整個(gè)項(xiàng)目的地質(zhì)描述，并總結(jié)出一套適合于本項(xiàng)目的建基面驗(yàn)收的方案，以保證在項(xiàng)目建設(shè)期間對不良地質(zhì)處理、工程量計(jì)算、及后期竣工圖的繪制提供有效資料，也為其他水利水電工程提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞： cass軟件;地質(zhì)描述;地質(zhì)缺陷;建基面處理

在水利水電工程施工中，圍堰“合攏”后進(jìn)行水下開挖，遇硬質(zhì)灰?guī)r進(jìn)行石方爆破，在勘查設(shè)計(jì)階段，水下地質(zhì)信息情況描述不詳細(xì)，需要在開挖后對地質(zhì)情況進(jìn)行細(xì)致描述。在工期緊張，地質(zhì)情況復(fù)雜，缺陷較多的情況下，需要施工和地勘單位相互配合，完成地質(zhì)缺陷的處理，隱蔽工程的描述[1]，為工程計(jì)量及防范工程后期出現(xiàn)質(zhì)量問題提供的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，并為工程竣工驗(yàn)收提供詳細(xì)準(zhǔn)確資料。

一、工程概況

廣西南寧邕寧水利樞紐工程位于邕江干流邕江河段下游，本工程是以改善城市環(huán)境、水景觀、建造海綿城市為主，兼顧水力發(fā)電的綜合性水利樞紐工程，是加快推進(jìn)南寧市“中國水城”建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目。建成后，將使牛灣半島成為緊鄰南寧港的下一個(gè)區(qū)域CBD，西江水道也將全面升級為“2000T級”黃金水道，對貫通珠江流域整體經(jīng)貿(mào)往來，是改善南寧市邕寧、青秀兩區(qū)人員生活品質(zhì)，促進(jìn)廣西地區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)式發(fā)展的關(guān)鍵。主要建設(shè)內(nèi)容有：攔河壩、閘壩、發(fā)電廠房、安裝間、重力壩、疏浚等，工期緊張，水下開挖、石方爆破后地質(zhì)缺陷多，地形復(fù)雜。

二、 開挖后地形測量

（一）外業(yè)地形采集過程

邕寧水利樞紐為大型水利樞紐工程，原河床底為堅(jiān)硬的巖石地質(zhì)，其工期緊、爆破量大、基巖開挖后地形復(fù)雜，往往出現(xiàn)溶洞、大的溝槽，與內(nèi)部巖層構(gòu)造貫穿，地下水涌出的情況，對采集數(shù)據(jù)帶來困難。

在地形采集中，使用的RTK系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)得到厘米級的定位精度[2]。水下測深儀器同RTK流動站結(jié)合使用，多頻采集水下數(shù)據(jù)并與流動站進(jìn)行交換，在流動站接收機(jī)處理后，計(jì)算出兩個(gè)接收機(jī)之間精確到厘米級的基線向量，利用已知基準(zhǔn)站位置和基線向量最終得到流動站位置坐標(biāo)，亦為水下地形數(shù)據(jù)。

由外業(yè)采集的地形數(shù)據(jù)導(dǎo)出后需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理。在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換中以CSV.格式做為數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換中介，從手簿中導(dǎo)出數(shù)據(jù)為*xls.（天寶5800），在excel按照一定排列順序編輯好后另存為csv格式，后綴csv改為dat后便可以在cass軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入了。除此外，在cass軟件中坐標(biāo)將高程數(shù)據(jù)的提取的dat文件，在后綴改為txt后也可以直接導(dǎo)入到手薄內(nèi)進(jìn)行放樣。

（三）地質(zhì)描述前地形繪制

數(shù)據(jù)處理完成后，在cass軟件生成地形圖。展高程點(diǎn)、建立DTM模型，對三角網(wǎng)進(jìn)行修改，最后生成等高線。DTM模型會直接影響到等高線的繪制水平，它直接決定了等高線繪制出來的精確度。要想將等高線的繪制精確度進(jìn)一步的提高，必須在建立模型的初期就將相應(yīng)的準(zhǔn)備工作做好，比如一定要確保采集到數(shù)據(jù)的密集度和標(biāo)注的地線性的清晰度，建立模型的精度還與測點(diǎn)的密度有密切的聯(lián)系，二者呈正比關(guān)系[3]。

繪制等高線時(shí)一般運(yùn)用兩種方法：一是現(xiàn)場的地形較為平坦，可以用cass軟件依據(jù)測點(diǎn)自動生成;另一種的方法是手工繪制等高線，在地形較為復(fù)雜的情況下。等高線在繪制時(shí)自動擬合，線體有許多的節(jié)點(diǎn)，在修改時(shí)非常麻煩，為避免這種情況，在繪制時(shí)使用復(fù)合線工具，這樣就容易拉動修改，在繪制完成后就可以批量擬合復(fù)合線最后加注等高線屬性。

在地質(zhì)素描地形圖準(zhǔn)備中需要將地形精確表現(xiàn)出來，對溝槽、溶洞、陡坎等進(jìn)行標(biāo)記，并標(biāo)注出對應(yīng)里程。施工過程中，大部分建基面按照單元工程進(jìn)行開挖，面積相對較小，所以在出圖時(shí)使用較大比例尺，如1：50、1：100或1：200，并在圖中標(biāo)識出來[4]。

（一）現(xiàn)場中地質(zhì)素描

地質(zhì)素描目的在于闡明某些地質(zhì)問題，不僅要描繪單一的地質(zhì)現(xiàn)象，而且要把某些地質(zhì)實(shí)體的空間變化及相互關(guān)系表現(xiàn)出來，并要盡可能給人以立體感、真實(shí)感。在水利項(xiàng)目現(xiàn)場施工中，地質(zhì)工程師一般以開挖后所測的地形進(jìn)行平面圖形素描，若有特殊地質(zhì)、巖層在給出處理意見后重新采點(diǎn)以符合現(xiàn)場地形。將完善后的圖形發(fā)給地勘工程師以軟件進(jìn)行立體圖形素描最終形成完整的資料。

邕寧水利樞紐工程在前期勘查中，有F8、F6等斷層通過。在開挖后，節(jié)理裂隙發(fā)育，方解石脈填充，建基面溝槽溶洞較多，巖層沿著裂隙斷裂?，F(xiàn)場中將平面圖上里程標(biāo)識出來，在地質(zhì)工程師描述中，勾繪出地質(zhì)中主要特殊構(gòu)造，褶皺傾向、接觸關(guān)系、溶洞（槽）邊界、紋理走向等，根據(jù)相對比例及位置關(guān)系標(biāo)記出來，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。

（二）cass軟件對地質(zhì)素描中的數(shù)據(jù)處理

地質(zhì)素描中采集的點(diǎn)稱為地質(zhì)點(diǎn)，其高程與點(diǎn)號應(yīng)與地形中的處于不同圖層。地質(zhì)高程點(diǎn)要作為與前期勘測點(diǎn)的對比，同時(shí)作為與設(shè)計(jì)高程及施工采集地形點(diǎn)高程的對比;地質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)號與現(xiàn)場的素描點(diǎn)位相對應(yīng)，不可打亂順序，是素描說明中的重要參照。

高程點(diǎn)帶有高程屬性，展入地形高程點(diǎn)后，輸入color命令，選擇不同的顏色，將地質(zhì)點(diǎn)高程重新導(dǎo)入。并在ZDH圖層中再次將地質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)號導(dǎo)入，放入新建“地質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)號”圖層內(nèi) ，最終形成地質(zhì)地形圖（等高線的繪制、修改參見3.3）。在剖面圖中，將特殊地質(zhì)情況在斷面上標(biāo)記，以此作為“典型地質(zhì)缺陷斷面”，并附上文字說明及特殊地段上的圖片，作為后期的計(jì)量資料。

四、地質(zhì)素描中地形顯示及地質(zhì)缺陷工程計(jì)量

（一）cass軟件地形顯示

在圖形繪制完成后，為更加直觀表現(xiàn)出現(xiàn)場的地形，往往進(jìn)行三維曲面立體展示。建立DTM模型后，在“等高線”→“三維模型”→“繪制三維模型”，成圖后用三維動態(tài)查看器查看。以此為基礎(chǔ)，可以進(jìn)行模型的填充，要現(xiàn)場地形情況更加直觀。

平面地形圖以現(xiàn)場處理后的地形為準(zhǔn)，地形點(diǎn)高程、點(diǎn)號和地質(zhì)點(diǎn)高程、點(diǎn)號導(dǎo)入軟件中后，在已修改完成的地形圖中根據(jù)地質(zhì)點(diǎn)繪制地質(zhì)編錄圖，并附以地質(zhì)編錄簡述及節(jié)理裂隙、石脈特征表。地質(zhì)剖面圖中，在原基巖面線、設(shè)計(jì)斷面線和實(shí)際開挖線基礎(chǔ)上，標(biāo)識出巖層的特性、構(gòu)造及傾角，如下圖：

利用Cass在土石方計(jì)算中可運(yùn)用多種方法，過程中采用一種方式為主，其它方式復(fù)合的方法。在邕寧水利樞紐工程中以斷面法為主，方格網(wǎng)法、三角網(wǎng)法復(fù)合。在無邊坡且設(shè)計(jì)斷面為固定同一高程時(shí)，三角網(wǎng)和方格網(wǎng)可以進(jìn)行計(jì)算;在有多級邊坡時(shí)多以方格網(wǎng)法進(jìn)行復(fù)合;在建基面里程較長時(shí)，可采用斷面法中“任意斷面”法，將設(shè)計(jì)線附上，生成石方方量。

五、 竣工地形圖編制

（一）地形圖編制要求

對原始數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)的分類、屬性編輯及修改等，但不能修改數(shù)據(jù);地形圖的要素應(yīng)分層表示，根據(jù)水利工程需要對圖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改;根據(jù)真實(shí)地形及地質(zhì)素描資料，確定各種地性線、斷裂線、微地貌表示方法;各種地物、地貌符號、注記等繪制編輯按照規(guī)范要求;地形圖分幅需對邊緣數(shù)據(jù)檢查、編輯，按照現(xiàn)場的地形，進(jìn)行檢查和數(shù)據(jù)編輯[5];竣工圖的編輯以建基面報(bào)驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，除顯示驗(yàn)收時(shí)的地形外，在圖上標(biāo)識出具有明顯缺陷的地質(zhì)，完成后，應(yīng)打印適當(dāng)比例尺地形圖樣圖。

（二） 地形圖數(shù)字化

數(shù)字化的專業(yè)設(shè)備其圖形掃描儀分辨率不小于12點(diǎn)/mm，有效面積不小于A1幅面;數(shù)字化軟件基本功能應(yīng)全面，如數(shù)據(jù)計(jì)算、轉(zhuǎn)換，人機(jī)交互式矢量化;在圖紙定向上，定向點(diǎn)不小于四個(gè)，且均勻合理，定向完成后，進(jìn)行格網(wǎng)檢查，坐標(biāo)值與理論值在允許較差為圖上0.3mm;最后在每幅圖數(shù)字化后，進(jìn)行屠夫街邊和圖邊數(shù)據(jù)編輯。

六、結(jié)語：

結(jié)合邕寧水利樞紐工程施工過程，通過對地質(zhì)素描的全程配合，最終形成一套適合于項(xiàng)目建基面驗(yàn)收的最優(yōu)方案。

（一）對現(xiàn)場地形的精確測量，三維顯示，立體直觀

（二）cass軟件的應(yīng)用，便捷的對現(xiàn)場地形、地質(zhì)素描特征點(diǎn)的進(jìn)行處理

（三）在完成地質(zhì)編錄后，及時(shí)的對地質(zhì)缺陷的范圍進(jìn)行工程量的簽認(rèn)

（四）在竣工驗(yàn)收中，竣工圖的繪制提供了準(zhǔn)確可靠的資料支撐

（五）整個(gè)測繪過程中，與地勘工程師配合，保證進(jìn)度、提高效率同時(shí)，為同類別水利樞紐工程地質(zhì)素描提供有益借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉學(xué)斌.水利工程中隱蔽驗(yàn)收的思考[J].中國水運(yùn)

[2]GPS動態(tài)（RTK）測量操作手冊

[3]徐雪花.南方CASS軟件在地形測量中的應(yīng)用[J].勘測與設(shè)計(jì)， 2009，（06）.

[4]王向東.南方CASS軟件在測繪地形圖中的應(yīng)用[J].地址勘探， 2009，（11）.